Фамилия Кельяченко — характерный пример украинской модели фамилий на -енко. Формант -енко в украинской ономастике указывал на потомка (буквально «маленький», «сын» или «ученик»). В данном случае — «сын Кельяка» или «потомок человека по прозвищу Кельяк».

Основа фамилии — прозвище или мирское имя Кельяк. Его происхождение почти наверняка связано со словом «келья» (от греческого «кēллион» — жилище отшельника). В русской и украинской традиции келья — это отдельная комната монаха в общежительном монастыре. Прозвище Кельяк могли дать человеку, который жил уединённо, подчёркнуто замкнуто, либо служил при монастыре и имел отношение к кельям — например, был келейником (помощником игумена или архиерея, жившим с ним в одной келье).

Версия о том, что фамилия образована от тюркского корня, маловероятна. Слово «келья» и его производные прочно вошли в восточнославянский быт вместе с христианством, и для украинского фамильного суффикса -як (Кельяк) это естественная основа. Суффикс -як в украинских прозвищах часто придаёт оттенок принадлежности к чему-то или характерного признака: «кельяк» — тот, кто при келье, кто с ней связан.

Фамилия Кельяченко — не из самых частых. Её носители, скорее всего, происходят из центральных или восточных областей Украины, где модель на -енко доминировала. В дореволюционных списках эта фамилия почти не встречается среди дворянства или духовенства — это крестьянская или казацкая фамилия, образованная от бытового прозвища. Её однокоренные аналоги — Кельин, Кельев, Кельянов — встречаются в России, но именно украинская форма с суффиксом -енко указывает на конкретный регион происхождения.